西门子plc的自动生产线控制程序设计(附件)
摘 要摘 要本文介绍了现代化加工中，自动化生产线的研究状况和应用现状，指出了自动化生产线的生产优势以及存在的问题。并针对加工食品的良好经济效益，提出设计适合食品加工的自动化生产线。随后分别介绍了自动化生产线中需要用到的硬件设备和软件设备。设计主体部分根据实际生产中的运行状况，分别设计了下料，检测，分拣，包装四个控制单元，每个单元由独立的PLC控制，保证各单元的运行互补影响。采用西门子S7-200系列PLC作为编程控制器。同时每个单元的控制按钮集成在主控制室中，达到对生产线进行整体控制的目的。虽然本设计的加工对象是枣类食品，但是本设计的亮点在于强化各个单元的功能性和互换性，使得更改其中的某一些设计就能够完成加工对象从一种产品向另一种的变换，大大增强了该设计的应用范围，即节约了成本，有顺应的高速化的生产潮流。最后本文对自动化加工生产线的实际运行过程以及机械臂的运行过程，基于组态王软件5.66进行仿真建模。生产运行部分包括了正常运行，无产品运行和有次品运行三种状态。机械臂运行部分是将运行部分简化的次品回收臂结构具体体现出来。关键词：plc；食品生产；自动化生产线；组态王5.66目录
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 自动化生产线的发展现状以及存在问题 1
1.2.1 自动化生产线的发展现状 1
1.2.2 我国的自动化生产线发展历程 3
1.2.3 自动化生产线发展中存在的问题 3
1.3 课题主要研究的内容 4
第2章 硬件设备 5
2.1 电感式接近开关 5
2.1.1 电感式传感器 5
2.1.2 电感式接近开关传感器的工作原理和工作方式 5
2.2 电容式接近开关 6
2.2.1 电容式接近开关传感器的工作原理和工作方式 6
2.3 继电器的设备及微动开关 7
2.4 电磁阀 7
第3章 PLC功能及选用 8
3.1 PLC在生产线上的应用及现在的研究现状 8
3.1.1 生产线上的应用 8
3.1.2 PLC的研究现状 8
3.1.3 PLC的发展趋势
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/> 2.2.1 电容式接近开关传感器的工作原理和工作方式 6
2.3 继电器的设备及微动开关 7
2.4 电磁阀 7
第3章 PLC功能及选用 8
3.1 PLC在生产线上的应用及现在的研究现状 8
3.1.1 生产线上的应用 8
3.1.2 PLC的研究现状 8
3.1.3 PLC的发展趋势 9
3.2 S7—200 PLC的结构 10
3.3 典型PLC的硬件结构 11
3.3.1 基本单元 11
3.3.2 扩展单元 12
3.3.3 辅助设备 12
第4章 各加工环节的控制程序设计 13
4.1 下料环节控制程序 13
4.1.1 控制要求 13
4.1.2 控制流程图 14
4.1.3 I/O分配表 14
4.2 检测环节控制程序 15
4.2.1 控制要求 15
4.2.2 控制流程图 16
4.2.3 I/O分配表 16
4.3 分拣环节控制程序 17
4.3.1 控制要求 18
4.3.2 控制流程图 18
4.3.3 I/O分配表 20
4.4 包装环节控制程序 21
4.4.1 控制要求 21
4.4.2 控制流程图 21
4.4.3 I/O分配表 22
第5章 基于组态软件自动生产线仿真建模 23
5.1 自动生产线运行过程仿真建模 23
5.1.1 正常运行过程 24
5.1.2 无产品运行过程 25
5.1.3 有次品运行过程 26
5.2 机械臂运行过程仿真 27
总 结 29
致 谢 30
参考文献 31
附录 32
绪论
课题研究的背景及意义
加工食品销售额超过3万亿美元，全球包装食品价值几乎是2万亿美元[3]。在过去的几十年里，在许多国家，随着收入的增加， 消费者已经开始更多地购买比起主食食品含有更多高附加值的加工食品。食品加工是由健康和保健， 高质量要求的食品，新鲜的口感，均衡的营养以及食品安全等因素引导的。而其他的一些好处是可以消除毒素，使营销和分销变得简洁，保持味道均匀，可以吃到反季节的食物，具有更适合病人和老年人的营养，提高食品的质量，提高婴儿营养，最后还能减少早期损坏[4]。因此研究并提高食品的加工效率具有很大的现实意义。
同时PLC凭借其强大的安全性，可靠性，抗干扰性以及低成本，易编程的优势，正在成为现代加工产业的核心技术。掌握并熟练使用PLC等可编程控制器在未来的生产领域有着重要意义。
自动化生产线的发展现状以及存在问题
自动化生产线的发展现状
将多个不同功能的机器联系在一起用来完成预定的一系列加工工序，同时整个加工的流程全部由预定的程序来控制，这样的加工方法称之为自动化生产线。利用自动化生产线进行加工的加工连续性好，可以大大节省劳动力和劳动时间，同时产品的质量却得到提升，生产成本得到降低，劳动生产率也得到提高。现在工业工厂利用这种自动生产可以提升自身的行业竞争力，促进自身的快速发展，彰显自身的机械制造技术水平。其发展的整体趋势是更加灵活，更加精密，更加自主，加工范围不断扩大，与计算机的联系更加紧密。
传统的流水线生产技术是自动化生产线的发展基础，它要求生产线上组合在一起的精度，生产出符合客户或者自身需求的产品。为了能够将自动化的生产线付诸实施，传送电机，传送带以及一些其他的设备是必不可少的，例如控制器，行程开关，传感器等，这些单机的功能相当有限，但是一旦根据要求的加工工序将他们连接起来，并通过传动系统和制动系统将他们之间联系起来，组成一套完备的体系，通过相应的控制程序将这些部件进行统一的控制，使他们能够自主地运行。这就完成了一套自动生产线的设计。
虽然自动生产线源自于传统的流水线生产线，但是自动生产线的优势却非常明显。自动生产线的工作效率是传统流水线的几十倍乃至上百倍。容错率也比传统生产线高，现在产品加工在哪个环节出问题会有专门的反馈机制提供反馈信息，排除错误工作的难度比起以前也是简单了不少。最重要的是现代化的自动生产线能够生产处以前流水线上不能产出的高精度，高质量产品。
随着现在社会科学技术的不断进步，更新换代的也越来越快，在工业生产领域出现了自动生产技术应用越来越广泛，越来越普遍的现象。并且为了应对不同的生产技术要求和产品质量要求，比如电子产品的生产和机械产品的生产就大有不同，自动化生产线的种类和功能也越来越丰富，越来越完善。伴随着自动化生产线的应用，人类的活动也更加的轻松，工人可以花更多的时间在技术设计和产业革新上，可以说自动化生产线带来的不光光是效率的进步，更是整个工业产业的进步。
自动生产线的基础结构都包括了以下五个方面：机械主体，即将所有机构整合在一起的物理条件；信息处理，用来对加工过程中自动控制环节的各种信息进行处理；I/O接口，用来连接输入信号装置和输出加工装置；检测，对加工过程是否出现问题，产品质量是否合格等作出判断并反馈到信息处理机构；加工机构，主要是刀具，夹具等加工的主要承担机
第1章 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2 自动化生产线的发展现状以及存在问题 1
1.2.1 自动化生产线的发展现状 1
1.2.2 我国的自动化生产线发展历程 3
1.2.3 自动化生产线发展中存在的问题 3
1.3 课题主要研究的内容 4
第2章 硬件设备 5
2.1 电感式接近开关 5
2.1.1 电感式传感器 5
2.1.2 电感式接近开关传感器的工作原理和工作方式 5
2.2 电容式接近开关 6
2.2.1 电容式接近开关传感器的工作原理和工作方式 6
2.3 继电器的设备及微动开关 7
2.4 电磁阀 7
第3章 PLC功能及选用 8
3.1 PLC在生产线上的应用及现在的研究现状 8
3.1.1 生产线上的应用 8
3.1.2 PLC的研究现状 8
3.1.3 PLC的发展趋势
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
/> 2.2.1 电容式接近开关传感器的工作原理和工作方式 6
2.3 继电器的设备及微动开关 7
2.4 电磁阀 7
第3章 PLC功能及选用 8
3.1 PLC在生产线上的应用及现在的研究现状 8
3.1.1 生产线上的应用 8
3.1.2 PLC的研究现状 8
3.1.3 PLC的发展趋势 9
3.2 S7—200 PLC的结构 10
3.3 典型PLC的硬件结构 11
3.3.1 基本单元 11
3.3.2 扩展单元 12
3.3.3 辅助设备 12
第4章 各加工环节的控制程序设计 13
4.1 下料环节控制程序 13
4.1.1 控制要求 13
4.1.2 控制流程图 14
4.1.3 I/O分配表 14
4.2 检测环节控制程序 15
4.2.1 控制要求 15
4.2.2 控制流程图 16
4.2.3 I/O分配表 16
4.3 分拣环节控制程序 17
4.3.1 控制要求 18
4.3.2 控制流程图 18
4.3.3 I/O分配表 20
4.4 包装环节控制程序 21
4.4.1 控制要求 21
4.4.2 控制流程图 21
4.4.3 I/O分配表 22
第5章 基于组态软件自动生产线仿真建模 23
5.1 自动生产线运行过程仿真建模 23
5.1.1 正常运行过程 24
5.1.2 无产品运行过程 25
5.1.3 有次品运行过程 26
5.2 机械臂运行过程仿真 27
总 结 29
致 谢 30
参考文献 31
附录 32
绪论
课题研究的背景及意义
加工食品销售额超过3万亿美元，全球包装食品价值几乎是2万亿美元[3]。在过去的几十年里，在许多国家，随着收入的增加， 消费者已经开始更多地购买比起主食食品含有更多高附加值的加工食品。食品加工是由健康和保健， 高质量要求的食品，新鲜的口感，均衡的营养以及食品安全等因素引导的。而其他的一些好处是可以消除毒素，使营销和分销变得简洁，保持味道均匀，可以吃到反季节的食物，具有更适合病人和老年人的营养，提高食品的质量，提高婴儿营养，最后还能减少早期损坏[4]。因此研究并提高食品的加工效率具有很大的现实意义。
同时PLC凭借其强大的安全性，可靠性，抗干扰性以及低成本，易编程的优势，正在成为现代加工产业的核心技术。掌握并熟练使用PLC等可编程控制器在未来的生产领域有着重要意义。
自动化生产线的发展现状以及存在问题
自动化生产线的发展现状
将多个不同功能的机器联系在一起用来完成预定的一系列加工工序，同时整个加工的流程全部由预定的程序来控制，这样的加工方法称之为自动化生产线。利用自动化生产线进行加工的加工连续性好，可以大大节省劳动力和劳动时间，同时产品的质量却得到提升，生产成本得到降低，劳动生产率也得到提高。现在工业工厂利用这种自动生产可以提升自身的行业竞争力，促进自身的快速发展，彰显自身的机械制造技术水平。其发展的整体趋势是更加灵活，更加精密，更加自主，加工范围不断扩大，与计算机的联系更加紧密。
传统的流水线生产技术是自动化生产线的发展基础，它要求生产线上组合在一起的精度，生产出符合客户或者自身需求的产品。为了能够将自动化的生产线付诸实施，传送电机，传送带以及一些其他的设备是必不可少的，例如控制器，行程开关，传感器等，这些单机的功能相当有限，但是一旦根据要求的加工工序将他们连接起来，并通过传动系统和制动系统将他们之间联系起来，组成一套完备的体系，通过相应的控制程序将这些部件进行统一的控制，使他们能够自主地运行。这就完成了一套自动生产线的设计。
虽然自动生产线源自于传统的流水线生产线，但是自动生产线的优势却非常明显。自动生产线的工作效率是传统流水线的几十倍乃至上百倍。容错率也比传统生产线高，现在产品加工在哪个环节出问题会有专门的反馈机制提供反馈信息，排除错误工作的难度比起以前也是简单了不少。最重要的是现代化的自动生产线能够生产处以前流水线上不能产出的高精度，高质量产品。
随着现在社会科学技术的不断进步，更新换代的也越来越快，在工业生产领域出现了自动生产技术应用越来越广泛，越来越普遍的现象。并且为了应对不同的生产技术要求和产品质量要求，比如电子产品的生产和机械产品的生产就大有不同，自动化生产线的种类和功能也越来越丰富，越来越完善。伴随着自动化生产线的应用，人类的活动也更加的轻松，工人可以花更多的时间在技术设计和产业革新上，可以说自动化生产线带来的不光光是效率的进步，更是整个工业产业的进步。
自动生产线的基础结构都包括了以下五个方面：机械主体，即将所有机构整合在一起的物理条件；信息处理，用来对加工过程中自动控制环节的各种信息进行处理；I/O接口，用来连接输入信号装置和输出加工装置；检测，对加工过程是否出现问题，产品质量是否合格等作出判断并反馈到信息处理机构；加工机构，主要是刀具，夹具等加工的主要承担机
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